李青軍，耿慶龍，賴寧，陳署晃

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】土壤是植物根系生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，主要以可溶無(wú)機(jī)物離子或礦質(zhì)養(yǎng)分來(lái)供給植物正常生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)元素。土壤養(yǎng)分含量是保障植物生長(zhǎng)和農(nóng)田生產(chǎn)力的重要因子，是表征土壤肥沃程度的重要指標(biāo)[1]。土壤養(yǎng)分是構(gòu)成土壤肥力的核心因素，對(duì)增加農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要作用[2]，客觀評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分豐缺狀況及其與農(nóng)作物產(chǎn)量的關(guān)系在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】 核桃(JuglansregiaL.)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，是世界四大干果之一，屬于重要的經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種[3]。國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)對(duì)經(jīng)濟(jì)林開(kāi)展了大量的土壤質(zhì)量相關(guān)的研究[4-7]。近年來(lái)，對(duì)多個(gè)省份和地區(qū)的不同種植模式下核桃土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行了相應(yīng)的研究，并取得了一定的研究成果[8-12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】新疆葉城縣地處塔克拉瑪干大沙漠的南部，葉城縣核桃產(chǎn)量2018年達(dá)到12.2×104t，以核桃為主的特色林果業(yè)已成為農(nóng)牧民增收的支柱產(chǎn)業(yè)。但目前針對(duì)新疆核桃土壤養(yǎng)分研究較少，尤其是核桃產(chǎn)量與養(yǎng)分的相關(guān)性研究未見(jiàn)報(bào)道。長(zhǎng)期以來(lái)尚缺乏對(duì)核桃園土壤肥力狀況的系統(tǒng)評(píng)價(jià)，普遍對(duì)核桃土壤養(yǎng)分管理的認(rèn)識(shí)比較模糊，導(dǎo)致核桃施肥量過(guò)高、單位面積產(chǎn)量低和品質(zhì)不高等問(wèn)題?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)及其與核桃產(chǎn)量的相關(guān)性分析。通過(guò)對(duì)葉城縣20個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的核桃園土壤樣品的采集和養(yǎng)分測(cè)定，土壤肥力分析核桃產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的關(guān)系，為葉城縣核桃土壤養(yǎng)分管理、合理施肥提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到化肥減施增效的目的。

1 材料與方法

1.1 材 料

葉城縣位于新疆西南部，南依喀喇昆侖山和昆侖山脈，北接開(kāi)闊平原，緊連塔克拉瑪干大沙漠，葉爾羌河畔上游，地形南高北低。南部高山地帶多冰川雪原，中部山勢(shì)起伏較大，分布著大片森林、草場(chǎng)，北部為沖積扇地帶，地勢(shì)低平，沙丘起伏。山地占73.3%，平原占23.6%，沙漠戈壁占3.1%。有提孜那甫河、烏魯克河、棋盤(pán)河、柯克牙河等河流，地表水資源量27.61×108m3，平原區(qū)地下水補(bǔ)給量6.89×108m3。

葉城縣屬暖溫帶極干旱氣候區(qū)。年平均氣溫11.4℃，極端最高氣溫39.5℃，極端最低氣溫-22.7℃。年平均日照時(shí)數(shù)2 742 h，≥10℃的積溫4 060℃，無(wú)霜期234 d。年平均降水量 53.2 mm，年平均蒸發(fā)量2 480 mm。

1.2 方 法

1.2.1 土樣采集與處理

于2017年3月在葉城縣20個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)197個(gè)村采集代表性的土壤采樣點(diǎn)518處，研究選擇10～15年的核桃園，根據(jù)調(diào)查的面積大小，選擇5～10棵具有代表性的核桃樹(shù)，根據(jù)核桃樹(shù)樹(shù)冠的大小，在樹(shù)冠的投射面積內(nèi)，距離樹(shù)體1.0～1.5 m 處避開(kāi)施肥溝( 坑) ，用土鉆采取0～40 cm 土層樣品，將同一取樣點(diǎn)采集的土壤充分混勻，編號(hào)裝入干凈布袋帶回實(shí)驗(yàn)室，在通風(fēng)干燥、無(wú)污染的環(huán)境條件下風(fēng)干，碾碎并過(guò)1 mm篩，裝入干凈的布袋用于養(yǎng)分含量測(cè)定。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

各項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)按照土壤農(nóng)化分析中方法測(cè)定[13]：土壤pH 值采用電位法測(cè)定(水土比為5∶1)；可溶性總鹽采用殘?jiān)娓?質(zhì)量法測(cè)；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法；速效氮采用堿解擴(kuò)散法；速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用NH4OAc浸提，火焰光度法。產(chǎn)量測(cè)定：成熟期調(diào)查取樣果園的實(shí)際產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2003進(jìn)行處理及制圖，SPSS18.0進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)、最小顯著差數(shù)法(LSD)多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)

土壤養(yǎng)分分級(jí)參照全國(guó)第二次土壤普查的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)新疆地方實(shí)際情況，將葉城縣核桃土壤養(yǎng)分劃分為低、中、高三個(gè)等級(jí)。表1

表1 核桃土壤養(yǎng)分分級(jí)指標(biāo)
Table 1 Nutrient grading indicators of walnut soil

養(yǎng)分指標(biāo)Nutrient index有機(jī)質(zhì)Organic matter (g/kg)速效氮Available nitrogen (mg/kg)速效磷 Available phosphorus (mg/kg)速效鉀Available potassium (mg/kg)pH可溶性總鹽Total soluble salt (g/kg)低Low<10<45<10<80<8.0<2中Medium10～2045～9010～2080～1608.0～8.52-6高High>20>90>20>160>8.5>6

研究表明，葉城縣核桃土壤有機(jī)質(zhì)含量范圍在0.7～15.0 g/kg，平均為8.7 g/kg，變異系數(shù)為22.2%，其中處于低水平的占74.3%，中水平占25.7%，沒(méi)有高水平的樣點(diǎn)，整體處于低水平。速效氮含量在16.0～127.7 mg/kg，平均為56.6 mg/kg，變異系數(shù)為31.7%，其中處于低水平的占27.0%，中水平占67.6%，高水平占5.4%，整體處于中等水平。速效磷含量范圍在1.4～108.8 mg/kg，平均為13.6 mg/kg，變異系數(shù)為87.7%，其中處于低水平的占45.2%，中水平占38.0%，高水平占16.8%，整體處于中低水平。速效鉀含量在53～284 mg/kg，平均為116 mg/kg，變異系數(shù)為31.1%，其中處于低水平的占13.5%，中水平占75.3%，高水平占11.2%，整體處于中等水平。pH值在7.3～8.9，平均為8.5，變異系數(shù)為2.1%，其中處于小于8的占1.5%，8.0～8.5的占28.8%，大于8.5的占69.7%，pH值整體偏高?？扇苄钥傷}含量在0.05～4.7 mg/kg，平均為0.7 g/kg，變異系數(shù)為52.8%，其中無(wú)鹽化土壤占98.6%，輕度鹽化占1.4%，整體處于無(wú)鹽化水平。葉城縣核桃土壤整體處于中低水平。表2

表2 核桃土壤養(yǎng)分含量與分級(jí)
Table 2 Nutrient content and grading of walnut soil

養(yǎng)分指標(biāo)Nutrient index有機(jī)質(zhì)Organic matter (g/kg)速效氮Available nitrogen (mg/kg)速效磷 Available phosphorus (mg/kg)速效鉀Available potassium (mg/kg)pH可溶性總鹽Total soluble salt (g/kg)最小值minimum value0.716.01.4537.30.05最大值Maximum value15.0127.7108.82848.94.7平均Average8.756.613.61168.50.7標(biāo)準(zhǔn)偏差standard deviation1.9418.011.936.10.20.4變異系數(shù)(%)Coefficient of variation22.2 31.7 87.7 31.1 2.1 52.8 低Low樣本數(shù)Sample size385140234708511比例%Proportion74.327.045.213.51.598.6中Medium樣本數(shù)Sample size1333501973901497比例%Proportion25.767.638.075.328.81.4高High樣本數(shù)Sample size/288758361/比例%Proportion/5.416.811.269.7/

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)與核桃產(chǎn)量的相關(guān)性

葉城縣土壤有機(jī)質(zhì)整體低于20 g/kg。當(dāng)有機(jī)質(zhì)<10 g/kg時(shí)，核桃產(chǎn)量為2 700 kg/hm2；當(dāng)有機(jī)質(zhì)為10～20 g/kg時(shí)，核桃產(chǎn)量為2 670 kg/hm2；兩者間沒(méi)有顯著差異，表明土壤有機(jī)質(zhì)低于20 g/kg時(shí)對(duì)核桃產(chǎn)量沒(méi)有顯著影響。圖1

注：圖中不同字母表示處理間差異達(dá)到顯著性水平 (P< 0.05)。下同

Note: The different letters mean significant difference atP< 0.05. The same as below

圖1 有機(jī)質(zhì)與核桃產(chǎn)量關(guān)系
Fig. 1 Relationship between organic matter and walnut yield

2.3 土壤速效氮與核桃產(chǎn)量的相關(guān)性

研究表明，核桃產(chǎn)量隨土壤速效氮的增加而增加。當(dāng)速效氮>90 mg/kg時(shí)，核桃產(chǎn)量為2 850 kg/hm2，比速效氮<45 mg/kg時(shí)顯著增產(chǎn)13.1%。當(dāng)速效氮介于45～90 mg/kg時(shí)，核桃產(chǎn)量比速效氮<45 mg/kg時(shí)有所增產(chǎn)，比速效氮>90 mg/kg時(shí)有所減產(chǎn)，但與二者的差異都不顯著。土壤速效氮大于90 mg/kg時(shí)能顯著提高核桃產(chǎn)量。圖2

圖2 速效氮與核桃產(chǎn)量關(guān)系
Fig. 2 Relationship between available nitrogen and walnut yield

2.4 土壤速效磷與核桃產(chǎn)量的相關(guān)性

研究表明，當(dāng)速效磷<20 mg/kg時(shí)，核桃產(chǎn)量沒(méi)有顯著變化；當(dāng)速效磷>20 mg/kg時(shí)，核桃產(chǎn)量為2 940 kg/hm2，分別比速效磷<10 mg/kg和10～20 mg/kg時(shí)增產(chǎn)10.1%和12.6%，平均增產(chǎn)11.4%。土壤速效磷大于20 mg/kg時(shí)能顯著提高核桃產(chǎn)量。圖3

圖3 速效磷與核桃產(chǎn)量的關(guān)系
Fig. 3 Relationship between available phosphorus and walnut yield

2.5 土壤速效鉀與核桃產(chǎn)量的相關(guān)性分析

研究表明，速效鉀<80、80～160、>160 mg/kg時(shí)，核桃產(chǎn)量分別為2 715、2 685、2 715 kg/hm2，產(chǎn)量幾乎相同，沒(méi)有顯著差異，土壤速效鉀對(duì)核桃產(chǎn)量沒(méi)有顯著影響。圖4

圖4 速效鉀與核桃產(chǎn)量的關(guān)系
Fig. 4 Relationship between available potassium and walnut yield

2.6 土壤pH值與核桃產(chǎn)量的相關(guān)性

研究表明，當(dāng)pH<8.0時(shí)，核桃產(chǎn)量為3 210，顯著大于pH>8.0 時(shí)的核桃產(chǎn)量。pH值為8.0～8.5 和pH>8.5 時(shí)核桃產(chǎn)量沒(méi)有顯著差異，但分別比pH<8.0 時(shí)減產(chǎn)18.7%和15.4%，平均減產(chǎn)17.1%。pH值大于8.0 時(shí)能顯著降低核桃產(chǎn)量。圖5

圖5 pH值與核桃產(chǎn)量的關(guān)系
Fig. 5 Relationship between pH and walnut yield

2.7 土壤可溶性總鹽與核桃產(chǎn)量的相關(guān)性

葉城縣土壤可溶性總鹽整體小于6.0 g/kg。當(dāng)可溶性總鹽2.0～6.0 g/kg時(shí)，核桃產(chǎn)量為2 295 kg/hm2，比可溶性總鹽<2.0 g/kg時(shí)顯著減產(chǎn)15.0%，表明土壤可溶性總鹽大于2.0 g/kg時(shí)能顯著降低核桃產(chǎn)量。圖1

圖6 可溶性總鹽與核桃產(chǎn)量的關(guān)系
Fig. 6 Relationship between total soluble salt and walnut yield

3 討 論

土壤養(yǎng)分是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因子，也是進(jìn)行合理施肥的基礎(chǔ)。土壤肥力主要是由各種養(yǎng)分含量的多少來(lái)決定的，明確土壤養(yǎng)分特征及劃分養(yǎng)分等級(jí)是制定土壤肥料管理措施的依據(jù)。研究表明，由于受到成土母質(zhì)、地理位置、氣候條件、施肥水平和管理措施的影響，葉城縣核桃土壤養(yǎng)分整體處于中低水平，且pH偏高，肥力等級(jí)偏低。

研究區(qū)調(diào)查樹(shù)齡多為10～15年的核桃園，每棵樹(shù)推薦施用N、P2O5、K2O的量分別約為 1.4、 0.7和0.5 kg左右，農(nóng)家肥施用量為10 kg。在肥料用量大體一致的情況下，土壤養(yǎng)分對(duì)核桃生長(zhǎng)發(fā)育的影響就顯得尤為重要。土壤有機(jī)質(zhì)含量在決定土壤質(zhì)量方面起著核心作用，不僅僅在土壤養(yǎng)分供應(yīng)和保持方面起作用， 而且對(duì)土壤其它理化性質(zhì)與微生物活動(dòng)都起著重要作用， 最終影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)[14]。而葉城縣土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)核桃產(chǎn)量沒(méi)有顯著影響，這可能是由于葉城縣有機(jī)質(zhì)含量整體偏低(<20 g/kg)，未達(dá)到影響產(chǎn)量的臨界值造成的。充足的速效氮、速效磷都能顯著增加核桃產(chǎn)量，但葉城縣土壤速效氮、速效磷均處于中低水平，因此，提高土壤中速效氮、速效磷的含量是核桃園施肥與養(yǎng)分管理應(yīng)優(yōu)先考慮的措施。速效鉀整體屬于中等水平，但仍有13.5%處于低水平，從培肥地力考慮應(yīng)補(bǔ)充一定量的鉀肥。

pH值對(duì)土壤中養(yǎng)分元素的有效性影響巨大，土壤 pH 在6.5～7.5，土壤養(yǎng)分有效性最高，土壤 pH值過(guò)低或過(guò)高，都會(huì)降低供給作物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素的有效性，致使作物所需的營(yíng)養(yǎng)元素的失調(diào)[15]。研究表明，葉城縣土壤pH值平均為8.5，其中大于8.5的占69.7%， 屬于強(qiáng)堿化土壤，與pH<8.0相比，核桃減產(chǎn)15.4%。因此，核桃施用有機(jī)肥或酸性肥料以降低pH值是急需采用的對(duì)策。研究表明，葉城縣核桃園大部分屬于無(wú)鹽化土壤，但土壤可溶性總鹽大于2.0 g/kg時(shí)能顯著降低核桃產(chǎn)量，這可能是土壤鹽分尤其是Na+含量過(guò)高，Na+/K+、Na/Ca比例失衡，發(fā)生核桃葉片葉緣焦枯病，導(dǎo)致果實(shí)營(yíng)養(yǎng)不良、爛果等，影響了核桃的產(chǎn)量[16]。

4 結(jié) 論

4.1 核桃園施肥時(shí)應(yīng)注重平衡施肥，減少化肥用量，增加有機(jī)肥用量，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用，以逐漸降低土壤pH值和鹽分，增加土壤養(yǎng)分，提高核桃園土壤生產(chǎn)力。

4.2 葉城縣土壤養(yǎng)分整體上屬于中低水平，pH值偏高。

4.3 土壤pH值和可溶性總鹽對(duì)核桃產(chǎn)量影響最大，其次是速效氮和速效磷。

4.4 土壤有機(jī)質(zhì)和速效鉀對(duì)核桃產(chǎn)量影響不顯著。